美欧再度联手“抓捕”引力波

 
美欧再度联手“抓捕”引力波  
 

本报记者 刘 霞

据物理学家组织网近日报道，美国国家科学基金会的激光干涉引力波天文台（LIGO）将于美国时间4月1日（北京时间4月2日）再次上线，开始第三轮为期1年的科学探测，继续其对引力波——时空涟漪的“追捕”行动；此次同时重新上线的还有其“神雕侠侣”——欧洲“处女座”（Virgo）引力波探测器。

在过去数月，这两款探测器都经过了一系列升级，灵敏度得到大幅提升。中国国家天文台研究员张承民对科技日报记者充满期待地说：“此次升级后的LIGO与Virgo强强联合，将是人类科学历史上最灵敏的大科学装置的一次闪亮登场，有望使科学家探测到更深邃的太空，发现更多天体极端事件产生的引力波，从而更进一步揭示宇宙的秘密。”

王者归来

LIGO的主要设备是位于美国路易斯安那州利文斯顿和华盛顿州汉福德的两个探测仪。2017年8月25日，LIGO暂停运行，进行新一轮升级。

目前，科研团队已对LIGO的激光、镜子和其他相关组件进行了一系列升级。

张承民说：“项目团队已让激光器的功率加倍，可更精确地测量这些距离的微小变化，因此，增加了探测器对引力波的敏感度。”

而且，LIGO“分居两地”的8块镜子中，有5块换成了性能更好的版本。

此外，科学家还对引力波探测设备进行了旨在降低量子噪声水平的升级。量子噪声由于光子的随机波动而出现，可能导致测量不确定，并因此掩盖微弱的引力波信号。

此次升级后，LIGO的灵敏度比上一轮运行增加40％左右；而位于意大利的比萨斜塔附近的“处女座”探测器，自上次运行以来其灵敏度几乎提升了1倍。

据悉，在下一次运行中，LIGO能够看到这些制造引力波事件的平均距离将为5.5亿光年，比之前观测到的距离远1.9亿光年。

引力波是一种“时空涟漪”，类似石头丢进水里产生的波纹。黑洞、中子星等天体在碰撞合并过程中会产生引力波。LIGO于2015年探测到了由双黑洞并合产生的引力波信号，这是人类历史上首次直接探测到引力波，该项目团队的3位负责人因此荣获2017年诺贝尔物理学奖。2017年，多国科学家合作，首次直接探测到来自两颗中子星并合产生的引力波。

有望捕获更多极端事件

LIGO首席探测器科学家、麻省理工学院的彼得·弗雷斯切尔说：“LIGO和Virgo强强联手，有望使我们从目前已知的各种波源中发现更多引力波，甚至目前尚未观测到的黑洞与中子星并合产生的引力波等。”

张承民说：“假如升级后的探测灵敏度如期所愿，不仅能发现更多黑洞—黑洞、中子星—中子星并合事件，还可能发现更奇特的引力波事件，比如，黑洞—中子星并合。”

张承民解释道：“黑洞—中子星并合是翘首以盼并梦寐以求的科学发现，其极端性质还处在热烈讨论之中。有人预言，这将是一个能再次斩获诺贝尔物理学奖的发现。”

张承民还补充道：“此外，黑洞—脉冲星（转动的中子星）系统一直是中国‘天眼’FAST望远镜寻找的奇特天体系统。一旦发现此类系统，天文学家将再次高精度验证爱因斯坦广义相对论、直接精确测定黑洞质量和自转角动量。”

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